KR100552543B1 - 광기전모듈 및 광기전모듈의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
코아층으로서 솔라셀시스템(2) 및 솔라셀시스템의 양쪽 측부에 부착된 인캡슐레이션물질(3,3')로 구성된 래미네이트 형태의 광기전모듈(1)이 제공된다. 본 발명에 따르면, 적어도 한 개의 인캡슐레이션물질층(3')이 씰링층(4') 및 차단층(6)으로 구성되고, 상기 차단층(6)은 플라스틱필름 또는 플라스틱필름복합체로 구성되며, 상기 차단층(6) 위에는 증기상으로부터 분리된 무기산화층(7)이 제공된다.
Description
본 발명은 솔라셀시스템 및 이를 위한 인캡슐레이션물질을 구비한 래미네이트(laminate)형태의 광기전모듈(photovoltaic module)에 관한 발명으로서, 본 발명에 따른 광기전모듈의 제조 방법이 또한 공개된다.
태양광선으로 부터 전기에너지를 발생시키기 위해 광기전모듈이 이용된다. 실리콘셀(silicon cell)로 구성되는 것이 선호되는 솔라셀시스템에 의해 상기 전기에너지가 발생된다. 그러나 상기 실리콘셀들은 단지 경미한 기계적 하중만을 지탱하므로, 상기 실리콘셀은 양 측면 중 적어도 한 측면 이상이 인캡슐레이션물질로 둘러싸여야 한다. 인캡슐레이션물질은 유리, 플라스틱필름, 또는 플라스틱필름 복합체로 구성된 한 개 또는 두 개 이상의 층일 수 있다.
폴리비닐 플로라이드(polyvinyl fluoride: PVF) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate: PET)로 구성된 플라스틱필름 복합체가 본 출원인에 의해 이코솔라(ICOSOLAR) 라는 명칭으로 생산되고 있고, 이 플라스틱필름 복합체는 국제특허공개 WO-Al-94/29106 호에 공개된 진공-래미네이션 공정에서 광기전모듈을 제작하는 데 사용되고 있다. 상기 모듈에 있어서, 솔라셀시스템은 기계적 손상으로부터 보호될 뿐 아니라 특히 수증기와 같은 요소들에 노출되는 것으로부터도 보호된다. 이코솔라(ICOSOLAR) 필름 복합체 내부에 알루미늄 재질의 중간층이 수증기에 대한 차단층으로서 제공된다. 그러나 상기 차단층은 솔라셀시스템과 관련하여 전기전도성이어서, 광기전모듈내에서 불필요한 외부전류를 발생시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 이러한 문제점을 가지지 않고, 수증기에 대해 불침투성인, 서두에서 기술한 종류의 광기전모듈을 제공하는 것이다.
이 목적은 본원에 따른 광기전모듈을 이용하여 달성될 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 솔라셀시스템 및 솔라셀시스템의 양쪽측면위에 부착되는 인캡슐레이션물질들을 구비한 래미네이트 형태의 광기전모듈이 제공된다. 한개 이상의 인캡슐레이션물질층은 씰링층 및 차단층으로 구성되고, 상기 차단층은 플라스틱필름이나 플라스틱필름 복합체로 만들어진다. 상기 차단층이 솔라셀시스템과 면하는 쪽에는 증기상으로부터 분리된 무기산화층이 위치한다.
본 발명을 따르는 광기전모듈이 가지는 또다른 장점은 다음과 같다. 즉, 상기 무기산화층이 알루미늄 또는 실리콘재질의 요소들로 구성되고, 30 내지 200㎚의 두께로 구성된다. 가시광선 파장 범위 및 근자외선 파장범위에서 무기산화층이 광선빔에 대해 투과성을 가지고, 이보다 더 짧은 파장의 자외선의 경우 상기 무기층이 광선빔을 흡수한다.
또한 본 발명을 따르는 광기전모듈에 따르면, 솔라셀시스템 및 차단층 사이에 씰링층이 배열되고, 상기 씰링층은 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)나 이오노머(ionomers)로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 무기산화층이 증착되는 상기 플라스틱필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)나 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 혼성중합체(ETFE)로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 광기전모듈이 가지는 다른 장점에 따르면, 무기산화층은 솔라셀시스템을 향하고, 인접한 씰링층과 직접 접촉하거나 프라이머 코트(primer coat)를 통해 접촉한다.
또한, 본 발명에 따르면 플라스틱필름 또는 그 복합체들로 무기산화층이 양쪽 측부로 둘러싸이고, 한개 이상의 플라스틱필름이나 한개의 플라스틱필름 복합체가 차단층으로 작용한다. 이 경우 유기 및 무기 네트워크로 구성된 하이브리드층, 또는 접착층에 의하여 상기 무기산화층이 플라스틱필름이나 그 복합체와 접촉한다.
본 발명에 따르면, 무기산화층이 SiOx 로 구성되고, 실리콘 대 산소의 원자비율(x)이 1.3으로 부터 1.7까지의 범위에 이른다.
본 발명은 아래의 단계들로 구성되는 광기전모듈의 제조방법에 또한 관련된다.
(a) 증기상으로 부터 분리된 무기산화층이 플라스틱필름 또는 플라스틱필름 복합체에 제공되고,
(b) 씰링층들이 양쪽 측면으로 솔라셀시스템을 둘러싸도록, 솔라셀시스템 및 인캡슐레이션물질로부터 모듈 스택이 구성되며,
(c) 씰링층의 연화 온도 이하의 온도로 유지되는 배열의 로딩스테이션(loading station) 내부로 상기 모듈스택이 삽입되고,
(d) 진공으로 형성된 이 배열의 진공래미네이터에 상기 모듈 스택을 운반하여, 상기 모듈 스택을 씰링 층의 연화 온도까지 가열하며,
(e) 재냉각작용없이 진공래미네이터를 통풍시킨 후, 상기 모듈 스택으로부터 복합체를 형성하여, 경화로로 이송시키고, 여기서 씰링층이 경화되어, 래미네이트가 광기전모듈로 형성되며, 이 래미네이트는 재냉각 후 연속 공정으로부터 제거될 수 있다.
본 발명이 도 1 내지 도 4 를 참고하여 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명을 따르는 광기전모듈(1)의 구성을 도시하는 도면. 광기전모듈(1)은 솔라셀시스템(2)과 솔라셀시스템을 둘러싸는 인캡슐레이션물질(3,3')으로 구성된다.
도 1a, 도 1b 는 부호 "I" 부분의 층구조를 대체할 수 있는 또다른 실시예(Ia,Ib)를 도시하는 도면.
도 2 는 광기전모듈(1)을 제조하기 위해 도 1 에 도시된 층들을 래미네이팅하기 위한 배열(13)을 나타낸 도면.
도 3 은 인캡슐레이션물질(3,3') 내에 제공되는, 무기산화층으로 증기증착된 플라스틱필름의 파장범위에 대한 광투과도 그래프.
도 4 는 증기상으로부터 분리된 산화층(7)으로 인해, 본 발명의 광기전모듈(1)이 수증기에 대한 차단효과를 개선하는 작용을 도시한 도면.
* 부호설명
1 ... 광기전모듈 2 ... 솔라셀시스템
3,3' ... 인캡슐레이션물질 4, 4' ... 씰링층
5 ... 층 6 ... 차단층
7 ... 무기 산화층 9 ... 본딩 와이어
15 ... 운반판 17 ... 진공래미네이터
19 ... 하부부품 23 ... 경화로
25 ... 냉각영역 27 ... 제거영역
도 1 은 본 발명을 따르는 광기전모듈(1)의 구성을 도시하고, 상기 광기전모듈은 솔라셀시스템(2) 및 솔라셀시스템을 둘러싸는 인캡슐레이션물질(3,3')로 구성된다. 솔라셀시스템(2)은 일련의 실리콘셀(8)들로 구성되고, 상기 실리콘셀(8)들은 직렬로 납땜되어 본딩 와이어(bonding wire)(9)들에 의해 군(group)을 형성한다. 상기 인캡슐레이션물질(3')은 플라스틱 씰링층(4')과, 플라스틱필름 또는 플라스틱필름 복합체(6)로 구성되고, 상기 플라스틱필름 또는 플라스틱필름 복합체(6)는 솔라셀시스템(2)을 향하는 표면에서 증기상으로부터 분리된 산화층(7)을 구비한다. 이러한 층 구조(6+7)가 부호 "I"로 표시된다. 예를 들어 인캡슐레이션물질(3)은 층(5)과 플라스틱 씰링층(4)으로 구성될 수 있고, 상기 층(5)은 유리층이거나 플라스틱필름 복합체((6)과 유사함)일 수 있다.
도 1a, 도 1b 는 부호 "I" 부분의 층구조를 대체할 수 있는 또다른 실시예(Ia,Ib)를 도시한다.
실시예 Ia(도 1a)에 있어서, 상기 무기산화층(7)은 접착층(10)이나, 유기 및 무기 네트워크로 구성된 하이브리드 층(10')을 통해 추가적인 플라스틱필름, 또는 플라스틱필름 복합체(11)와 연결된다.
실시예 Ib(도 1b)에 있어서, 무기산화층(7)은 추가적인 프라이머층(primer layer)(12)을 구비하고, 그 결과 씰링층(4')에 대한 연결부를 형성한다.
본 발명에 따라 광기전모듈(1)을 제조하기 위해 도 1 에 도시된 층들을 래미네이팅하기 위한 배열(13)이 도 2 에 도시된다. 도 2 에 있어서, 운반시스템(16)에 의해 이동되는 운반판(15)위에 모듈스택(module stack)(1)을 위치시킬 수 있는 로딩스테이션(loading station)(14)과, 유압장치(20)에 의해 승강될 수 있는 고정상태의 상부부품(18) 및 하부부품(19)을 가진 진공래미네이터(17)가 상기 배열(13)에 구성된다. 제어시스템(22)에 의해, 온도, 압력, 유지시간이 진공래미네이터(17)에 설정된다. 추가적으로 도 2는, 제어시스템(24)에 의해 온도가 설정되는 경화로(23), 제어 시스템(26)에 의해 온도가 설정되는 냉각영역(25), 그리고 제거영역(27)을 도시한다.
도 3 은 서로다른 파장범위내에서 무기산화층(7)이 증기 플레이팅된 플라스틱필름(6)의 공기 투과작용을 도시한다.
도 4 는 증기상으로부터 분리된 산화층(7)에 기인하여 본 발명의 광기전모듈(1)이 수증기에 대해 차단효과를 개선하는 작용을 도시한다.
본 발명이 실시예를 참고하여 더욱 상세하게 설명된다.
제 1 단계에서, 무기산화층(7)을 구비한 차단층(6)이 형성된다. 이 경우, 외부로부터 솔라셀시스템(2) 방향으로 이어지는 순서로 아래의 표를 바탕으로 구조물이 구성될 수 있다.
표 (예 a-d)
예 a
- 차단층(6), 필름형태의 폴리비닐 플로라이드(PVF)와 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PETP)로 구성된 복합체.
- 무기산화층(7) : SiOx 또는 Al2O3
- 씰링층(4')
예 b
- 차단층(6): 에틸렌 테트라풀루오로에틸렌(ethylene tetrafluoroethylene) 혼성중합체(ETFE)로 구성된 플라스틱필름
삭제
- 무기산화층(7) : SiOx 또는 Al2O3
- 씰링층(4')
예 c
- 차단층(6) : PVF 및 PETP로 구성된 복합체
- 무기산화층(7) : SiOx 또는 Al2O3
- 유기 및 무기 네트워크로 구성된 하이브리드층(10')
- 접착층(10) : 예를 들어 폴리우레탄
- 플라스틱필름 또는 플라스틱필름 복합체(11): 폴리비닐 플로라이드(polyvinyl fluoride: PVF), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride: PVDF), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(Ethylene tetrafluoroethylene) 혼성중합체(ETFE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephtalate: PETP)
삭제
- 씰링층(4')
예 d
- 차단층(6) : PVF 및 PETP로 구성된 복합체
- 무기산화층(7) : SiOx 또는 Al2O3
- 프라이머 코트(12) : 가령, 폴리우레탄, 에틸렌 비닐 아세테이트(ethylene vinyl acetate: EVA), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate: PMMA)
- 씰링층(4')
상기 표에서 알 수 있듯이 차단층(6)은 예 b)를 따르는 단일 플라스틱필름,또는 예 a)를 따르는 플라스틱필름 복합체로 구성될 수 있다.
에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 필름이 씰링층(4')으로서 이용되는 것이 선호되고, 상기 EVA 필름은 열처리과정동안 경미하게 항복되며, 그결과 교차연결되어, 플라스틱의 크리핑(creeping) 현상이 방지된다.
특히 이오노머(Ionomers)들은 양호한 씰링특성을 가지고 있다. 이오노머들은 이온 기를 가진 폴리머들로서, 접착특성이 우수하고 수증기투과성이 작다.
(도면에 도시되지 않은) 진공상태에서 증기분리법을 통해 30 내지 200㎚ 두께로 무기산화층(7)이 PETP 플라스틱필름(예 a를 참고) 위에 형성된다. 예를 들어, 상기 목적을 위해 (도면에 도시되지 않은) 진공 코팅시스템이 이용된다. 플라스틱필름 표면과 무기산화물 사이의 양호한 접착을 위하여, 산소가스(순도 99.995%)로 구성된 플라즈마(plasma) 분위기에서 플라스틱필름의 표면이 예비가열된다.
예를 들어 알루미늄산화물(순도 99.9%) 또는 실리콘 일산화물(순도 99.9%)의 화학양론적 양이 코팅 물질로 이용되어, 진공상태에서 전자빔을 이용하여 증기화된다. 예를 들어 증기화 과정시 이용되는 에너지는 220㎃에 이르는 방출률에서 10keV로 측정된다. 롤러를 통해 이동되는 플라스틱필름 또는 플라스틱필름 복합체의 증기화 속도를 변화시킴으로서, SiOx 또는 Al2O3 층의 두께가 30 내지 200㎚의 범위내로 설정될 수 있다.
예를 들어, 100㎚ 두께의 SiOx 층을 제조하기 위한 실험실내에서 5m/min의 속도가 선택되는 반면에, 40㎚ 두께의 Al2O3 층을 제조하기 위해 2.5m/min의 속도가 선택되어야 한다. 본원의 실시예에서는 증기화속도가 70㎚/s까지 측정된다. 증기화 과정 동안 이용압력은 약 5 ×10-2Pa이다. 산업상 제조시 100배, 또는 그 이상 빠른 속도가 설정가능하다.
예를 들어 PETP로 제조된, 무기산화층을 구비한 플라스틱필름이, 예를 들어 PVF(표에서 예 a를 참고)로 제조된 플라스틱필름 복합체를 제조하기 위한 다른 플라스틱필름과 래미네이팅될 수 있다.
예(a) 및 예(b)를 따르는 본 발명의 실시예들에 따르면, 무기산화층(7)(실리콘 산화물층이 바람직함)이 씰링층(4')과 직접 접촉하여, 양호한 결합을 보장한다. 상기 경우에 있어서, 실리콘 및 산소 사이의 원자비율이 요망하는 바에 따라 변화될 수 있다.
그러나 본 발명의 광기전모듈의 무기산화층(실리콘산화물층이 바람직함)이 추가로 자외선 필터링 효과를 가지려면, 산소 x의 비가 1.3 및 1.7 사이에 놓이도록 증기화과정동안 실리콘 대 산소의 원자비율을 제어하는 것이 필요하다.
예를 들어 화학양론적 비율 또는 증기화 속도에서 개시 품목들을 선택하는 것과 같은 상기 기준 이외에, 증기화 과정동안 반응가스 형태로 산소를 공급하는 것에 의해 상기 제어작용이 가능하다. 그결과 자외선을 흡수하면서 가시광선 파장 범위에선 높은 투과도를 가진 산화층이 형성되어, 자외선에 민감한 씰링층(4')들이 보호된다.
상기 과정이 도 3 에서 더욱 상세히 설명된다.
무기산화층으로 320㎚ 두께의 SiOx 층을 구비한 ETFE 플라스틱필름의 광선 투과율이 도 3 에 도시된다. 그결과 350㎚ 파장 이하의 자외선 범위에선 SiOx 코팅의 플라스틱필름이 광선에 대해 불투과성인 것으로 판단된다. 그러나 (도면에 도시되지 않은) 동일 구성의 비코팅 플라스틱필름은 상기 범위내에서 광선을 흡수하지 않는다. 350㎚의 파장에서부터, SiOx 로 코팅된 ETFE 필름이 입사광선을 투과시키기 시작한다. 가시광선 스펙트럼의 청색-자주색 부분인 약 450㎚에서부터, 상당한 투과율을 관측할 수 있다. 나머지 가시광선 범위에서 높은 투과율이 관측되며, 적외선 범위에선 다시 감소한다.
가시광선 및 근자외선 범위에서 높은 투과율을 보이면서 이보다 더 짧은 자외선 범위에서 광을 차단시키는 것과, 수증기에 대한 양호한 차단 효과같은 본 발명에 따른 광기전모듈의 성질을 얻기 위해, 다음의 자유도를 이용할 수 있다.
1. 무기산화층 두께의 변화
이 경우에 있어서, 람베르트-비어(Lambert-Beer)의 법칙에 따른 양호한 근사방법에 의해 바람직한 광선 투과율을 얻을 수 있다.
ln(I/IO) = -4pKdl - 1
단 I = 투과강도
IO = 복사강도
K = 파장에 따른 흡수계수
d = 기상 증착된 무기산화층의 층 두께
λ= 광선파장
2. 무기산화층(SiOx 층이 선호됨)에서의 산소함량(x) 변화
다른 기상증착조건을 이용하여 도 3 에 따라 x의 값이 1.3으로부터 증가되면, 물질 투과율은 층두께를 변화시킬 필요없이 400㎚의 파장범위만큼 높아질 것이다.
예를 들어 마이크로파 복사형태의 전자기 에너지를 발생시키면서 산소를 추가함으로서 함량(x)을 1.7로 설정할 수 있다.
따라서 층두께 및 산소함량 매개변수를 변화시키면, 가시광선 범위에서의 투과율, 자외선 범위에서의 차단 효과, 그리고 수증기에 대한 차단 효과를 최적화시킬 수 있다.
실리콘 대 산소의 선택적인 원자비율 이외에, 본 발명을 따르는 광기전모듈의 외부이용시 대기부식에 대한 내성은, 무기산화층(7)의 양면을 플라스틱필름 또는 플라스틱필름 복합체들로 덮음으로서 보장된다.
도 1 에 있어서, 예를 들어 실시예 Ia 를 참고할 때, 차단층(6)이 무기산화층(7)을 구비하고, 상기 무기산화층(7)은 접착층(10)에 의해 또다른 플라스틱필름 또는 플라스틱필름 복합체(11)와 접촉하게 됨으로서, 위에서 언급한 구조가 구현된다. 이 경우에 있어서, 접착층(10)은 단독으로 제공될 수도 있고, 유기 및 무기 네트워크를 가진 하이브리드층들로 구성된 층(10')과 조합하여 제공될 수도 있다. 예를 들어 알콕시 실록산(alkoxy siloxanes) 에 기초한 유기 및 무기 하이브리드 시스템들이 상기 네트워크로서 구성된다. 상기 네트워크들은 긴밀한 교차링크 밀도를 나타내고, 수증기에 대하여 높은 차단효과를 가지며, 동시에 SiOx 층과 양호하게 부착된다.
또한 실시예(c)를 따르는 플라스틱필름들을 표로부터 선택할 수 있어서, 요소들의 노출에 대하여 추가로 솔라셀시스템을 보호하도록 상기 플라스틱필름들이 작용한다. 상기 경우에 있어서, 모듈스택(module stack)내에서 플라스틱필름 또는 플라스틱필름 복합체(11)가 외부층을 형성하는 동안, 차단층(6)이 씰링층(4')과 인접하게 위치하도록, 도 1 및 Ia 를 따르는 솔라셀시스템을 위한 배열이 선택될 수 있다.
또한, 플라스틱으로 제조된 프라이머 코트(12)에 의해 대기부식에 대한 양호한 내성을 가질 수 있고, 이때, 프라이머 코트는 표로부터 도 1, (Ib) 및 예 d)를 따르는 씰링층(4') 및 무기산화층(7) 사이에 배열된다.
광기전모듈(1)을 구성하기 위하여 도 2 를 따르는 배열(13)에 의해 모든 변형들이 이제 래미네이팅 공정에서 이용될 수 있다.
한 개의 변형예가 한가지 예로 제시된다.
도 1 에 도시된 것과 같이, 무기산화층(7)을 구비한 차단층(6) 위에는 플라스틱 씰링층(4'), 솔라셀시스템(2), 또다른 플라스틱 씰링층(4) 및 유리층(5)이 층상구조로 형성된다. 유리층(5) 대신에 PET/PVF 플라스틱필름 복합체가 이용가능하다.
또한, 층(5)이, 특히 외측에서 이용될 때, 대기부식에 대한 내성 및 깔끔한 외관을 가져야한다. 따라서, 그결과 아크릴층을 구비한 깔끔한 래미네이트 시트(상품명: "맥스 익스테리어(MAX® EXTERIOR)") 가 적합하다.
도 2 에 따른 래미네이션을 위한 배열에 상기 모듈 스택이 삽입된다. 이 경우에, 로딩스테이션(14)에서 모듈 스택(1)이 운반판(15)위에 놓여지고, 상기 로딩스테이션은 상온 또는 최대 80℃의 온도로 유지된다.
운반판(15) 및 나머지 시스템 부품들에 들러붙는 것을 방지하기 위하여, 모듈스택의 상부 및 하부측면에 (도면에 도시되지 않은) 분리필름들이 제공된다.
운반판(15)위에 모듈스택(1)이 배치된 후, 예를 들어 체인 콘베이어와 같은 운반시스템(16)을 통해 운반판(15)이 진공래미네이터(17) 내부로 운반된다. 외부제어시스템(22)에 의해, 씰링층에 이용되는 플라스틱재료의 연화점에 해당하는 온도로 가열판(21)의 온도가 유지된다. 유압장치(20)가 가열판(21)을 운반판(15)에 대해 가압하여, 운반판 내부의 열유동에 의하여, 모듈 스택 내부의 플라스틱 씰링층(4,4')이 연화온도까지 도달한다.
래미네이터(17)가 폐쇄된 후, 외부 제어 시스템(22)이 진공을 유도한다. 진공작용에 의해 모듈스택으로부터 공기 및 다른 휘발성분들이 제거되어, 기포없는 래미네이트가 구현된다. 다음에 통풍이 이루어지고, 상기 통풍작용은 모듈스택에 대해 (도면에 도시되지 않은) 가요성박막을 가압한다.
진공래미네이터(17) 내부에서 모듈스택(1)을 지정 시간동안 유지한 후, 진공래미네이터가 통풍되고, 모듈스택은 추가의 가압력없이 경화로(23) 내부로 운반된다. 제어시스템(24)에 의해 경화로(23)가 정해진 온도로 유지되어, 정해진 유지시간이 지나면, 모듈스택내부의 씰링층들이 경화되고 래미네이트가 형성된다. 그후 래미네이트는 냉각영역(25)에서 상온까지 냉각된다. 경화된 래미네이트가 제거영역(27)에서 운반판으로부터 분리되고, 다시 냉각된 운반판이 로딩스테이션(14)으로 반송될 수 있다.
본 발명의 광기전모듈(1)은 결정질 실리콘셀 대신에 박막 솔라셀로 구성될 수 있다. 이 경우에 있어서, 프레스몰딩 또는 캘렌더링(calendering)에 의해 솔라셀시스템이 인캡슐레이션물질(3,3')과 연결될 수 있다. 상기 박막 솔라셀들은 쉽게 파괴되지 않고, 물에 대해 저항성을 가지므로 본 발명의 방법이 특히 가치가 있다.
예를 들어 광기전모듈 스택은 하기 구성을 가질 수 있다.
예 (e)
층(5) : 유리
솔라셀시스템(2) : 아모르포스실리콘으로 제조된 박막 솔라셀
씰링층(4') : EVA
차단층(6) : 무기 SiOx 산화층(7)을 가진 ETFE 플라스틱필름
예 (f)
층(5) : 유리
솔라셀시스템(2) : 아모로포스실리콘으로 제조된 박막 솔라셀
씰링층(4') : EVA
차단층(6) : PVF/PET 플라스틱필름 복합체 및 무기 SiOx 산화층(7).
예 (e) 및 예 (f)에 있어서, 차단층(6)에 의하여 박막 솔라셀시스템이 수증기로부터 보호된다. 그러나 차단층(6)이 쉽게 파손되지 않기 때문에, 추가의 씰링층(4)이 생략될 수 있다.
태양광선으로부터 전기에너지를 발생시키기 위하여, 본 발명의 방법에 따라 제조된 광기전모듈들이 이용된다. 구조적으로 일체화된 지붕 및 외관구조물들에 의해 응급 전화 박스 또는 이동주택을 위한 소형발전기로부터 대규모 공장 및 태양열 발전시설에 이르는 다양한 분야에 상기 광기전모듈들이 이용된다.
외부이용에 대하여, 증기상으로부터 분리된 산화층에 의해 수증기에 대한 차단효과가 상당히 개선된다. 상기 효과가 도 4 에서 더욱 상세히 설명된다.
도 4에서, 비코팅 필름(각각의 좌측막대)과 SiOx 코팅필름(각각의 우측막대)의 수증기 침투율이 g/m2d 단위로 표시된다.
상기 비교로부터 알 수 있듯이 수증기 침투율은, RN 12 PET 형에 대해 비코팅재료 수치의 약 1/10까지, 그리고 RN 75 형에 대해 1/25까지 감소될 수 있다. 20㎛의 재료두께를 가진 ETFE의 경우 수증기침투율이 약 100배 감소될 수 있다.
Claims (13)
- 코아층으로서 솔라셀시스템(2) 및 솔라셀시스템의 양쪽측면위에 부착되는 인캡슐레이션물질(3,3')들을 가지는 래미네이트 형태의 광기전모듈(1)에 있어서,한 개 이상의 인캡슐레이션물질층(3')은 씰링층(4') 및 차단층(6)으로 구성되고, 상기 차단층(6)은 플라스틱필름 또는 플라스틱필름 복합체로 구성되며, 상기 플라스틱필름 또는 플라스틱필름 복합체는 물리적 기상 증착에 의해 증기상으로부터 분리된 무기산화층(7)을 포함하고, 상기 씰링층(4')은 상기 솔라셀시스템(2) 및 상기 차단층(6) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 광기전모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 무기산화층(7)이 알루미늄 또는 실리콘재질의 요소들로 구성되고, 30 내지 200㎚의 두께로 구성되는 것을 특징으로 하는 광기전모듈.
- 제 1 항에 있어서, 가시광선 파장 범위 및 근자외선 파장범위에서 상기 무기산화층(7)이 광선빔에 대해 투과성을 가지고, 이보다 더 짧은 자외선 파장에서 상기 무기산화층(7)이 광선빔을 흡수하는 것을 특징으로 하는 광기전모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 씰링층(4')이 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA)로 구성되는 것을 특징으로 하는 광기전모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 씰링층(4')이 이오노머들(ionomers)로 구성되는 것을 특징으로 하는 광기전모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 무기산화층(7)이 증착되는 플라스틱필름은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 또는 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 혼성중합체(ETFE)로 구성되는 것을 특징으로 하는 광기전모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 무기산화층(7)은 솔라셀시스템(2)을 향하고, 인접한 씰링층(4')과 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 광기전모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 무기산화층(7)은 솔라셀시스템(2)을 향하고, 프라이머코트(primer coat)(12)에 의해 인접한 씰링층(4')과 접촉하는 것을 특징으로 하는 광기전모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 무기산화층(7)의 양면이 플라스틱필름 또는 복합체(6,11)들에 의해 둘러싸이고, 한개 이상의 플라스틱필름 또는 플라스틱필름 복합체가 차단층(6)으로 작용하는 것을 특징으로 하는 광기전모듈.
- 제 9 항에 있어서, 유기 및 무기 네트워크로 구성된 하이브리드층(10') 또는 접착층(10)에 의하여 상기 무기산화층(7)이 플라스틱필름 또는 복합체(11)와 접촉하는 것을 특징으로 하는 광기전모듈.
- 제 1 항에 있어서, 상기 무기산화층이 SiOx 로 구성되고, 실리콘 대 산소의 원자비율(x)이 1.3으로부터 1.7까지의 범위에 이르는 것을 특징으로 하는 광기전모듈.
- 제 1 항에 따른 광기전모듈의 제조방법에 있어서, 상기 방법은,(a) 물리적 기상 증착에 의해 증기상으로부터 분리된 무기층(7)을 플라스틱필름 또는 플라스틱필름 복합체(6)에 제공하고, 그리고, 상기 무기층(7)을 제공받은 플라스틱필름 또는 플라스틱필름 복합체에 씰링층(4,4')을 래미네이팅(laminating)하여 인캡슐레이션물질(encapsulating materials)(3,3')를 형성하며,(b) 상기 씰링층(4,4')들이 양면으로 솔라셀시스템(2)을 둘러싸도록, 상기 솔라셀시스템 및 인캡슐레이션물질로부터 모듈 스택(1)을 형성하며,(c) 상기 씰링층(4,4')의 연화 온도 이하의 온도로 유지되는 배열(13)의 로딩스테이션(14) 내부로 상기 모듈스택(1)을 삽입하고,(d) 진공으로 형성되는 진공래미네이터(vacuum laminator)에 상기 모듈 스택을 삽입하여, 상기 씰링층(4,4')의 연화온도까지 상기 모듈스택(1)을 가열하며, 그리고(e) 재냉각작용없이 상기 진공래미네이터(17)가 통풍된 후, 모듈스택으로부터 형성된 복합체를 경화로(hardening furnace)(23) 내부로 운반하고, 이때, 경화로 내부에서 상기 씰링층(4,4')들이 경화되어, 광기전모듈 형태의 래미네이트(laminate)(2)가 형성되고, 재냉각작용후에 상기 래미네이트가 제거될 수 있는단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 광기전모듈의 제조방법.
- 삭제
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